[发明专利]一种视觉导引及视觉里程计复用方法

权利要求书

1.一种视觉导引及视觉里程计复用方法，载体运动路径内设置两种颜色交替的导引线，两种颜色构成的交替单元的长度一定，其特征在于，包括如下步骤：

(1)设置导引线颜色标志置为第一种颜色，并开始计时；

(2)载体上的摄像头采集图像，获得第一种颜色对应的独立通道图像Cr以及第二种颜色对应的独立通道图像Cb；

(3)根据设置的Cr图像感兴趣区域进行阈值分割，得到两种颜色的导引线的像素点坐标集；

(4)将导引线的像素坐标集进行坐标系转换得到导引线像素点在地面坐标系的坐标集；

(5)根据地面坐标系的导引线像素坐标集，计算载体的中心与导引线的距离d和载体的中轴线与导引线的夹角θ；

(6)根据设置的Cb图像感兴趣区域进行阈值分割，得到第二种颜色的导引线的像素点坐标集；

(7)当判定Cb图像能够拟合得到直线特征时，进入步骤(8)，否则导引线颜色标志置为第一种颜色，进入步骤(11)；

(8)判断当前导引线颜色标志，如果为第一种颜色，进入步骤(9)；否则进入步骤(10)；

(9)读取计时时间，计算载体的线速度v，重新开始计时；

(10)将导引线颜色标志置为第二种颜色；

(11)基于d和θ生成载体伺服电机PID控制输入量；返回步骤(2)。

2.如权利要求1所述的视觉导引及视觉里程计复用方法，其特征在于，两种颜色选择对比度相差较大的颜色，像素差大于20。

3.如权利要求1所述的视觉导引及视觉里程计复用方法，其特征在于，两种颜色为红色和白色，或者为蓝色和红色。

4.如权利要求1所述的视觉导引及视觉里程计复用方法，其特征在于，两种颜色等距设置；或者同种颜色的长度相同，不同种颜色的长度不同。

5.如权利要求1所述的视觉导引及视觉里程计复用方法，其特征在于，步骤(1)的计时采用计数器实现，每T秒加1，测速精度优于其中L为两种颜色构成的颜色单元长度。

6.如权利要求1所述的视觉导引及视觉里程计复用方法，其特征在于，步骤(4)中进行坐标系转换的方法为：

将导引线的像素坐标集经过坐标系转换得到导引线点集在地面坐标系的坐标

其中θ'是摄像机光轴与地面的夹角，可测量得到；H是摄像机距离地面的高度；p_x、p_y、c_x、c_y为相机标定参数，分别对应像素坐标系x轴上的有效焦距和偏移量，y轴上的有效焦距和偏移量。

7.如权利要求1所述的视觉导引及视觉里程计复用方法，其特征在于，步骤(5)中根据地面坐标系的坐标集，计算载体的中心与导引线的距离d和载体的中轴线与导引线的夹角θ的方法为：将地面坐标系的坐标集经过最小二乘算法拟合方程y＝k·x+b，得到直线参数k和b；计算得到载体的中心与导引线的距离d和载体的中轴线与导引线的夹角θ：

8.如权利要求1所述的视觉导引及视觉里程计复用方法，其特征在于，Cb图像感兴趣区域设置满足纵向方向上至少要小于导引线间隔像素的1/2。

9.如权利要求1所述的视觉导引及视觉里程计复用方法，其特征在于，步骤(7)中判定Cb图像能够拟合得到直线特征的方法为：

第二种颜色的导引线的像素点坐标集为如果满足：

表明能够拟合得到直线特征；否则表明没有拟合得到直线特征；其中max和min为求解集合的最大值和最小值，Y_min为纵向方向上的阈值、X_max和X_min为横向方向上的阈值，i取1，2，…，n，n为第二种颜色的导引线的像素点数。

10.如权利要求1所述的视觉导引及视觉里程计复用方法，其特征在于，计算载体的线速度v的具体方法为：

其中L为两种颜色构成的颜色单元长度。